DE3015529C2 - Method for treating prosthetic workpieces, in particular dental prostheses, and objects produced thereby - Google Patents
Method for treating prosthetic workpieces, in particular dental prostheses, and objects produced therebyInfo
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Description
a) einem Aluminiumsilikat mit einem Gewichtsanteil an Oxiden von 5 bis 20% A I2Oja) an aluminum silicate with a weight fraction of oxides of 5 to 20% Al 2 Oj
b) und/oder 5 bis 15% ZrO2 b) and / or 5 to 15% ZrO 2
c) und/oder 5 bis 20% eines Oxids von Natrium und/oder Lithium.c) and / or 5 to 20% of an oxide of sodium and / or lithium.
2020th
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bad aus geschmolzenem KNOj oder einer Mischung aus K2SO4 und KCI verwendet wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a bath of molten KNOj or a mixture of K 2 SO 4 and KCI is used.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bad aui einer Mischung von NaNOj und Na2SO4 verwendet wird.4. The method according to claim 1, characterized in that a bath aui a mixture of NaNOj and Na 2 SO 4 is used.
5. Jacket-Krone, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verstärkt worden ist.5. Jacket-crown, characterized in that it by the method according to any one of claims 1 to 4 has been reinforced.
6. Metali:.eramische Krone oder Brücke, dadurch gekennzeichnet, daß. sie d«-ch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verstärkt worden ist.6. Metali : ceramic crown or bridge, characterized in that. they d «-ch the method according to one of claims 1 to 4 has been reinforced.
7. Verblcndfacetie mit Ply-nklammern, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch das Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4 verstärkt worden ist.7. Facet with ply-nails, thereby characterized in that it has been reinforced by the method according to one of Claims 1 to 4.
8. Mit Klammern versehener Porzellanzahn, dadurch gekennzeichnet, daß er durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verstärkt worden ist.8. Porcelain tooth with brackets, characterized in that it has been reinforced by the method according to any one of claims 1 to 4 is.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von mit einer erstarrten Emailschicht überzogenen Prothesenwerkstücken, insbesondere Zahnprothesen.The invention relates to a method for treating those coated with a solidified enamel layer Prosthetic workpieces, in particular dental prostheses.
Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 25 46 824 bekannt und lehrt das Überziehen von Prothesenwerkstücken mit einem körperverträglichen Email, wobei bioaktive Substanzen verwendet werden, um den Verwachsungsprozeß mit dem Körpergewebe zu fördern.Such a method is known from DE-OS 25 46 824 and teaches the coating of prosthetic workpieces with a body-compatible enamel, whereby bioactive substances are used to protect the To promote the process of adhesion with the body tissue.
Porzellanzähne bestehen zum größten Teil aus einem Aluminiumkern, der mit einer glasigen Emailschicht einer beachtlichen Stärke überzogen ist, die konvexe Teilstücke mit kleinem Krümmungsradius aufweist, wodurch die Zerbrechlichkeit noch erhöht wird. Der Hauptnachteil des Glases besteht in seiner geringen Zugfestigkeit (oder Biegefestigkeit), und da die Brüche immer von der Oberfläche ausgehen, ist es möglich, die Zugfestigkeit des Ganzen zu erhöhen, indem die Oberfläche unter Druck gesetzt wird. Dazu können verschiedene in der Glastechnik bekannte Methoden eingesetzt werden: b5Porcelain teeth largely consist of an aluminum core that is covered with a glassy enamel layer is covered to a considerable thickness, which has convex sections with a small radius of curvature, whereby the fragility is increased. The main disadvantage of the glass is its minority Tensile strength (or flexural strength), and since the fractures always start from the surface, it is possible that the To increase the tensile strength of the whole by putting the surface under pressure. You can do this different methods known in glass technology can be used: b5
Die thermische Härtung besteht darin, die Oberfläche des Gegenstandes von dem Erweichungspunkt auf eine Temperatur abzukühlen, die unterhalb der minimalen Temperatur fur den Ausgleich von Spannungen liegt. Der Kern des Gegenstandes setzt somit die Oberfläche beim Abkühlen unter Druck. Diese Methode ist bei Zahnporzellanen schwer anzuwenden, da diese Verbundwerkstoffe mit Wänden von stark unterschiedlichen Stärken und häufig geringen Stärken sind.Thermal hardening consists in removing the surface of the object from the softening point to one To cool down temperature that is below the minimum temperature for the equalization of tensions. The core of the object thus puts the surface under pressure when it cools. This method is at Dental porcelains difficult to use because these composite materials have very different walls Are strengths and often minor strengths.
Man kann auf die Oberfläche ein Email aufbringen, dessen Ausdehnungskoeffizient kleiner als der des Kerns ist. Dieser Email wird durch den Kern während des Abkühlens unter Druck gesetzt. Bei den Zahnkeramiken könnte dieses Unter-Druck-Setzen durch den Kern erfolgen, wenn er einen Ausdehnungskoeffizienten hätte, der wesentlich höher als der des Emails wäre. Dies hat die folgenden beiden Nachteile: Der bereits zerbrechliche Kern wird unter Zug gesetzt und es besteht die Gefahr des Absplitterns an den konvexen Krümmungen.An enamel can be applied to the surface, the expansion coefficient of which is smaller than that of the Core is. This enamel is put under pressure by the core during cooling. With the dental ceramics this pressurization could be done by the core if it had a coefficient of expansion would have, which would be much higher than that of the email. This has two disadvantages: The already fragile core is put under tension and there is a risk of splintering on the convex one Curvatures.
Die mechanische Festigkeit von Zahnprozellanen kann auch durch Brennen im Vakuum erhöht werden. Diese Technologie, durch die die Blasigkeit des Werkstoffes verringert wird, gestaltet neben einer Verbesserung der ästhetischen Eigenschaften eine Erhöhung der Zugfestigkeit um 20%. In neuerer Zeit hat die Herstellung einer Kernmasse mit Einschlüssen aus Tonerde in steigender Menge (bis 20 Vol.-%) eine Vergrößerung deren Zugfestigkeit urr; 10% ermöglicht. Diese Technologie des Zuschlagens von Teilchen zum Verringern der mittleren Griffith-Rißlänge im Werkstoff kann aus ästhetischen Gründen nicht bei Email angewendet werden. Da die Risse in glasartigen Materialien im allgemeinen von der Oberfläche ausgehen, war es wichtig, die Zugfestigkeit des Materials zu erhöhen, ohne ihr Aussehen zu verändern.The mechanical strength of dental procellans can also be increased by firing in a vacuum. This technology, through which the blistering of the material is reduced, is designed alongside one Improvement in aesthetic properties, an increase in tensile strength by 20%. In more recent times the production of a core mass with inclusions from alumina in increasing amounts (up to 20 vol .-%) one Increase their tensile strength urr; 10% enabled. This technology of adding particles to reduce the mean Griffith crack length in the material cannot be used for enamel for aesthetic reasons. Since the cracks in vitreous Materials generally emanating from the surface, it was important to check the tensile strength of the Materials without changing their appearance.
Die chemische Härtung in der Glastechnik besteht darin, bei einer ausreichend niedrigen Temperatur zum Verhindern eines Spannungsausgleiches die alkalischen Ionen der Glasoberfläche durch alkalische Ionen auszutauschen, die größer sind und durch ein geschmolzenes Salz bereitgestellt werden (?. B. Lithium durch Natrium oder Natrium durch Kalium).-Dieser Austausch, der sich innerhalb einer Schichtdicke von einigen 100 μιη abspielen kann, erzeugt Spannungen, deren Größe unmittelbar in bezug zu dem Größenunterschied der ausgetauschten Ionen steht.Chemical hardening in glass technology consists of replacing the alkaline ions on the glass surface with alkaline ions that are larger and are provided by a molten salt (e.g. lithium for sodium or sodium for potassium) at a temperature that is sufficiently low to prevent voltage equalization ) .- This exchange, which can take place within a layer thickness of a few 100 μm, generates voltages, the size of which is directly related to the size difference of the exchanged ions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch das die Zugfestigkeit und somit die Biegefestigkeit der Oberflächenschicht von Prothesenwerkst'icken, insbesondere Zahnprothesen, durch chemische Härtung erhöht wird. Die Lösung dieser Aufgabe, ergibt sich aus Patentanspruch I.The invention has for its object to provide a method by which the tensile strength and thus the flexural strength of the surface layer of prosthetic work pieces, especially dental prostheses, is increased by chemical hardening. The solution to this problem results from claim I.
Bei der Anwendung des Verfahrens auf ein Email mit einer für den Ionenaustausch geeigneten Zusammensetzung gestattet es die chemische Härtung in erheblichem Ausmaß, die Zugfestigkeit des Emails zu erhöhen, ohne die Formen oder die ästhetischen Eigenschaften der Prothese zu verändern.When applying the method to an enamel with a composition suitable for ion exchange allows chemical hardening to a considerable extent to increase the tensile strength of the enamel without change the shape or aesthetic properties of the prosthesis.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt die Emailzusammensetzungen auf, die für den Einsatz bei Zahnersatz geeignet sind und genügend leichte Alkalimetalle (Na und/oder Li) enthalten, die gegen Ionen größeren Durchmessers (Na oder K) ausgetauscht werden.Further refinements of the invention are the subject of subclaims. The inventive Method shows the enamel compositions that are suitable for use in dentures and Contain enough light alkali metals (Na and / or Li) that are resistant to ions of larger diameter (Na or K).
Besondere Vorteile des neuen Verfahrens sind die Leichtigkeit mit der eine Prothese behandelt werden kann sowie die Schnelligkeit und die niedrigen Kosten.Particular advantages of the new procedure are the ease with which a prosthesis can be treated can as well as the speed and the low cost.
Die durch das neue Verfahren bewirkte Verbesserung der Zugfestigkeit gestattet es, die Zuverlässigkeit vonThe improvement in tensile strength brought about by the new process allows the reliability of
keramischen Kronen, von metallkeramischen Kronen und Brücken, von Verblendfacetten mit Platinklammern und von Porzellanzähnen mit Klammern zu verbessern.ceramic crowns, metal-ceramic crowns and bridges, veneering facets with platinum clips and to improve from porcelain teeth with braces.
Insbesondere gestattet es die Erfindung, keramische Kronen anstelle von metallkeramischen Kronen einzusetzen, deren Ästhetik schlechter ist und deren Anwendung langwieriger und teurer ist.In particular, the invention allows ceramic To use crowns instead of metal-ceramic crowns whose aesthetics are poor and whose Application is tedious and expensive.
Die vorliegende Erfindung, die darin besteht, zur chemischen Härtung die Oberfläche eines Zahnemails unter Druck zu setzen, kann in der folgenden Art und Weise einfach ausgeführt werden: Die nach herkömmlichen Techniken hergestellte Prothese wird mit einem Email überzogen, der eine für einen Ionenaustausch geeignete Zusammensetzung hat, das heißt ein Aluminiumsilikat mit 5 bis 20 Gewichtsprozenten Na2O oder Li2O, die zum Austausch bestimmt sind, und 5 bis 20 Gewichtsprozenten Al2Oj und/oder 5 bis !5 Gewichtsprozenten ZrO2, um den Austausch zu erleichtern. Nach der Beendigung des Überziehvorganges wird die Prothese nach einer vorhergehenden Vorwärmung in ein Bad aus geschmolzenem Salz für die erforderliche Zeil getaucht, damit der Austausch zu einer optimalen Kompression führt. Im Anschluß daran vird die Prothese herausgezogen und nach einer Abkühlung an der Luft mit Hilfe von Wasser gewaschen.The present invention, which consists in subjecting the surface of a tooth enamel to chemical hardening under pressure, can be carried out simply in the following way: The prosthesis produced according to conventional techniques is coated with an enamel having a composition suitable for ion exchange has, that is, an aluminum silicate with 5 to 20 percent by weight Na 2 O or Li 2 O, which are intended for exchange, and 5 to 20 percent by weight Al 2 Oj and / or 5 to! 5 percent by weight ZrO 2 , in order to facilitate the exchange. After the end of the donning process, the prosthesis is immersed in a bath of molten salt for the required cell after previous preheating, so that the replacement leads to optimal compression. The prosthesis is then pulled out and, after cooling in the air, washed with water.
Das Salzbad, das sich in einem Schiffchen aus Edelstahl befinden kann, ist wahlweise KNO3, eine Mischung von K2SO4 und KCI oder eine Mischung aus NaNO3 und Na2SO4.The salt bath, which can be located in a boat made of stainless steel, is optionally KNO3, a mixture of K 2 SO 4 and KCI or a mixture of NaNO 3 and Na 2 SO 4 .
Die Temperatur des Bades wird so gewählt, daß sie ausreichend unterhalb dem Erweichungspunkt der Emaille liegt, um auf diese Weise einen Ausgleich der durch den Austausch erzeugten Spannungen zu verhindern. Die Temperatur und die Behandlungszeit sind eine Funktion der Viskosität des Glases. Wenn die Temperatur steigt, sinkt die Viskosität und hat eine Vergrößerung der Austauschgeschwindigkeit zur Folge, jedoch auch eine Vergrößerung der Geschwindigkeit für den Ausgleich der Spannungen. Die üblicherweise verwendeten Temperaturen liegen zwischen dem unteren Entspannungstemperaturpunkt (strain point) und dem Umwandlungspunkt des Glasas, einem Bereich, in dem die Viskosität zwischen 3 · 10IJ und 10l2Pas liegt. Die gebräuchlichen Behandlungszeiten liegen zwischen 5 Minuten und 5 Stunden.The temperature of the bath is chosen so that it is sufficiently below the softening point of the enamel in order to prevent the stresses generated by the exchange from being equalized. The temperature and the treatment time are a function of the viscosity of the glass. When the temperature rises, the viscosity decreases and results in an increase in the exchange rate, but also in an increase in the rate for equalizing the stresses. The temperatures usually used lie between the lower strain point and the transition point of the glass, a range in which the viscosity is between 3 · 10 IJ and 10 12 Pas. The usual treatment times are between 5 minutes and 5 hours.
Das folgende, nicht einschränkende Beispiel gestattet es. die Bedeutung der Erfindung besser zu verstehen.The following non-limiting example is permitted it. better understand the meaning of the invention.
Eine Emaille mit einer Gewichtszusammenseizung von:An enamel with an aggregate weight of:
wird in einem Platintiegel bei ungefähr 14500C während drei Stunden ausgehend von den folgenden Rohstoffen geschmolzen:is melted in a platinum crucible at approximately 1450 0 C for three hours starting from the following raw materials:
Ausdehnungskoeffizient
20°-40O0C
Umwandlungspunkt Tg
Erweichungspunkt Pr Expansion coefficient
20 ° -40O 0 C
Conversion point Tg
Softening point Pr
6 - 10-* mm/mm '6 - 10- * mm / mm '
5600C560 0 C
630"C630 "C
wird in Wasser abgelassen, getrocknet und anschließend bis auf eine Korngröße von weniger als 150 um gemahlen.is drained into water, dried and then down to a grain size of less than 150 µm ground.
Die erhaltene Emaille wird befeuchtet und bei einem Druck von 2000 N/mm2 in einer quaderförmigen Form mit den AusmaßenThe enamel obtained is moistened and at a pressure of 2000 N / mm 2 in a cuboid shape with the dimensions
£.x/x/j=50x6x8 mm£ .x / x / j = 50x6x8 mm
zu Barren gepreßt. Die Barren werden im Vakuum während einer Nacht bei 50O0C getrocknet, bei 950°C im Vakuum während einer Stunde gebrannt und danach in einem Ofen mit 50°C/h nach und nach abgekühlt. Anschließend werden sie mit Hilfe einer Diamantenschleifmaschine bearbeitet, um die Form zu erhalten, die für Biegeversuche erforderlich istpressed into bars. The bars are dried in vacuo for one night at 50O 0 C, fired at 950 ° C under vacuum for one hour and then in an oven at 50 ° C / h followed by gradual cooling. They are then machined with the help of a diamond grinding machine to obtain the shape required for bending tests
(Quader mit den Ausmaßen L χ Ix h=40x5x3 mm).(Cuboid with the dimensions L χ Ix h = 40x5x3 mm).
Jede Fläche wird anschließend mit Carborundum 800 und danach mit amerikanischem grobkörnigem Sandstein-ScHeifpapier 600 abgeschliffen. Die Barren werden flach auf talkumiertes Siliziumdioxid gelegt und im Anschluß daran unter Vakuum während 3 Minuten bei 9400C glasiert, erneut eine Stunde bei 6000C gebrannt und im Ofen abgekühlt, um thermische Spannungen zu vermeiden.Each surface is then sanded with Carborundum 800 and then with American coarse-grain sandstone sandpaper 600. The bars are placed flat on silica and dusted thereon glazed following under vacuum for 3 minutes at 940 0 C, calcined for one hour at 600 0 C again and cooled in the furnace, in order to avoid thermal stresses.
Ein Bad aus geschmolzenem Kaliumnitrat in einem Schiffchen aus Edelstahl wird auf einer Temperatur von 4800C in einem rohrförmigen vertikalen Ofen gehalten. Die jeweils in Gruppen zu fünf in ein Schiffchen aus feinen Plaündrähten eingelegten Barren werden zunächst oberhalb des Bades für 10 Minuten vorerwärmt und im Anschluß daran für die erwünschte Zeitdauer (5-10-15-20 Minuten) in die Salzschmelze getaucht. Am Ende der Behandlung werden sie an der Luft gekühlt und schließlich mit Wasser abgespült. Der Fortschritt des Austauschs Na-K wird mit Hilfe von Röntgenstrahlen-Fluoreszenz über die Entwicklung des Verhältnisses K/Si in Abhängigkeit von der Behandlungszeit gemessen. In Fig. 1, die die EntwicklungA bath of molten potassium nitrate in a boat made of stainless steel is kept at a temperature of 480 ° C. in a tubular vertical furnace. The bars, each in groups of five, placed in a boat made of fine planar wires are first preheated above the bath for 10 minutes and then immersed in the molten salt for the desired period of time (5-10-15-20 minutes). At the end of the treatment, they are air-cooled and finally rinsed with water. The progress of the Na-K exchange is measured with the aid of X-ray fluorescence via the development of the K / Si ratio as a function of the treatment time. In Fig. 1 showing the development
dieses Verhältnisses darstellt, erkennt man, daß bei der betrachteten Temperatur der Austausch nach 20 Minuten praktisch vollkommen ist.represents this relationship, one recognizes that in the considered temperature the exchange is practically perfect after 20 minutes.
Die Biegefestigkeit der Barren wird auf einer im Handel befindlichen Dreipunkt-Biegeprüfmaschine ge-The flexural strength of the bars is measured on a commercially available three-point flexure testing machine.
'" prüft. Die unteren Schneiden weisen einen Abstand von 30 mm auf und die Vorschubgeschwindigkeit der Maschine liegt in der Größenordnung von 0,1 mm/min. Die Zugspannung beim Bruch auf der äußeren Faser wird durch folgende Gleichung berechnet'"checks. The lower cutting edges have a distance of 30 mm and the feed speed of the Machine is on the order of 0.1 mm / min. The tensile stress at break on the outer fiber is calculated by the following equation
σ N/mm2 σ N / mm 2
30 30th Pl 2 b h2 Pl 2 bh 2
Das Glas mit folgende; clilutomctrischen Eigenschafworm The glass with the following; clilutomctrischen property worm
M P = die Bruchlast in NM P = the breaking load in N
/ = den Abstand der beiden Schneiden (30 mm)/ = the distance between the two cutting edges (30 mm)
b = die Breite der Barren in mm b = the width of the bars in mm
h — die Höhe der Barren in mm h - the height of the bars in mm
bedeuten.mean.
Man erkennt in Fig. 2, die die Entwicklung der Zugfestigkeit in Abhängigkeit von der Behandlungs/cit darstellt, daß die Zugfestigkeit zunächst schnell ansteigtIt can be seen in Fig. 2, the development of the Tensile strength as a function of the treatment / cit represents that the tensile strength initially increases rapidly
und mich 5 Minuten ein Maximum von 130 N/mm-' erreicht bevor sie langsam abfällt, während die Fk'handlungszeit sich verlängert.and me 5 minutes a maximum of 130 N / mm- ' reached before it slowly falls off, while the time to act increases.
Der AusUuischfaktor nach 5 Minuten beträgt nur b5% bei der hier betrachteten Temperatur von 480"C Es ist möglich bei einer niedrigeren Temperatur die maximale Zugfestigkeit durch Vergrößern des Austauschfaktors noch /u erhöhen.The exclusion factor after 5 minutes is only 5% At the temperature of 480 "C considered here, it is possible to achieve the maximum at a lower temperature Increase tensile strength by increasing the exchange factor / u.
Das Rezept des Enuiils, dessen Verstärkung in diesem Beispiel beschrieben worden ist. hat es gestattet, Kronen herzustellen, deren Eormeigenschaften und ästhetischen Eigenschaften verglichen mit den bei herkömmlichen Emails erhaltenen in keinem Aspekt durch die chemische Härtung verändert worden sind.The recipe of the enuiils, whose reinforcement in this one Example has been described. made it possible to manufacture crowns, their enormous properties and aesthetic properties compared with those obtained in conventional enamels in no aspect have been changed by chemical hardening.
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